CN104501322A - 一种吸收式内冷型溶液除湿系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及制冷技术领域，特别涉及一种吸收式内冷型溶液除湿系统。除湿系统由三个内部循环子系统耦合组成，包括氯化锂除湿溶液的除湿/再生循环子系统Ⅰ，乙醇冷却剂蒸发冷却/再生循环子系统Ⅱ，甘油(丙三醇)吸附/再生循环子系统Ⅲ，后两者循环为冷却剂乙醇的吸收式冷却循环，除湿系统利用低品位太阳能进行驱动冷却剂再生。本发明系统通过提高除湿溶液的冷却性能，使除湿剂在恒低均温工况下吸附，促进了吸附过程，改善了除湿条件，将有助于提供除湿性能，另外在冷却循环过程中回收利用了吸附热，提高了能量利用率。

Description

一种吸收式内冷型溶液除湿系统
技术领域
本发明涉及制冷技术领域，特别涉及一种吸收式内冷型溶液除湿系统。
背景技术
随着国内经济的高速发展，生活水平在不断的提高，人们要求除湿空调具有高效环保、低能耗的除湿性能，除湿系统种类有固体除湿、冷凝除湿、溶液除湿等系统。
溶液除湿分为绝热填料除湿和内冷除湿系统。其中绝热填料除湿最大的特点就是绝热条件下吸附空气中的水分，这样水分的汽化潜热会导致除湿溶液的温度升高，使除湿溶液的吸附量下降，这成为了限制溶液的除湿量的主要原因之一。内冷除湿系统则采取了额外的冷却系统，在除湿溶液吸附水分的同时通过冷媒水的热交换将热量带走，使除湿量得到提升。如专利号为CN203518031U的单元管式的内冷除湿系统有效改善了除湿条件，但其系统结构复杂、吸附比表面积不大并且额外消耗高品位能源，最终限制了除湿综合性能的提升，另一种专利号为CN103697544A的“自内冷”溶液除湿再生循环方法提到以相变材料填装胶囊进行相变冷却，有效提高了冷却效率，不过该“自内冷”型除湿系统冷却温度范围受到限制，且冷却剂再生与浓溶液再生过程困难。
目前主要有机械压缩式、喷射式、固体吸附式等冷却方式，其中机械压缩式冷却应用最为广泛，虽然稳定可靠、效率高，但伴随着机械压缩损失、压缩携带副产物且能源品味要求高、湿度控制性能差等缺点，随着节能减排意识的提升，目前低品位能源驱动的喷射式和固体吸附式冷却方式备受人们关注，不过较少有人将低品位能源驱动的冷却方式应用于除湿系统中，使除湿系统能量利用范围和能量利用率受到限制。
为了降低除湿系统的能耗，现有很多学者采用各式方法回收利用除湿系统中的潜热，一种专利号为CN101846367A名为“热泵驱动内冷型”的除湿机组采用热泵原理对部分潜热进行回收利用，但由于其系统的复杂增加了能量传递损失，降低了能量回收效率。
综上所述若是在除湿中使用低能耗且快速、均匀的冷却方式，将有效地提高除湿性能。故本发明提供一种吸收式冷却溶液除湿系统，利用太阳能驱动均匀冷却并回收利用部分潜热，有效提升能量利用率和改善了除湿条件，这将有助于提高除湿性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种吸收式冷却溶液除湿系统，利用太阳能驱动均匀冷却并回收利用部分潜热，有效提升了能量利用率和改善了除湿条件，将有助于提高除湿性能。
技术方案：本发明的除湿系统采用氯化锂溶液除湿/再生循环系统为主系统。其中主系统由三个内部循环耦合组成，包括除湿溶液的除湿/再生循环子系统Ⅰ，冷却剂蒸发冷却/再生循环子系统Ⅱ，甘油(丙三醇)吸附/再生循环子系统Ⅲ，后两者循环为吸收式冷却循环。
所述内蒸发冷却循环即为循环子系统Ⅱ和循环子系统Ⅲ，包括溶液混合过程、蒸发冷却过程、冷却剂吸附过程、光热再生过程，涉及混合器、除湿风道、冷却剂吸附床、冷却剂再生器。循环子系统Ⅰ则还涉及光伏再生器。
上述系统除湿溶液喷淋除湿系统中混合器连接于换热器，换热器连接于除湿床入口喷头，除湿风道内设有蒸发槽，通道出口装有冷却剂吸附床，冷却剂吸附床储液盒出口与冷却剂再生器入口相连，冷却剂再生器出口和光伏溶液再生器出口都连接于混合器入口。
上述混合器为气液混合器，由冷却剂再生器蒸发出来的冷却剂将与浓溶液箱出来的浓溶液混合相溶。
上述除湿床喷头为纵向分级喷淋喷头。上述蒸发槽置于除湿风道内，连接于喷淋除湿床底部，所述喷淋除湿床为分级网格多孔床。所述蒸发槽末端设置有储液盒，其出口连接于光伏溶液再生器。
上述冷却剂吸附床为分级网格多孔床，储液盒置于其底部，外接冷却剂再生器，冷却剂再生器左出口连接混合器下入口，下出口连接换热冷却装置，换热冷却装置出口连接冷却剂吸附床入口。
上述换热冷却装置为管式表面换热器，可用于生产热水。
技术流程：本发明循环运行流程分为冷却剂循环和冷却剂吸附剂循环，其中冷却剂循环包括溶液混合过程、蒸发冷却过程、冷却剂吸附过程、光热再生过程。冷却剂吸附剂循环包括吸附、再生、冷却过程。
在除湿液进入除湿床前将与冷却剂混合，经过换热冷却后进入喷淋喷头，在除湿溶液吸附空气中水分升温时冷却剂在受热和空气流动压差的驱动下蒸发带走热量。冷却剂蒸发后存在于除湿风道混合空气中，经过冷却剂吸附床后被吸附剂甘油(丙三醇)吸附，并被甘油带走进入冷却剂光热再生器，经太阳能集热升温后蒸发从左出口进入混合器，完成冷却剂循环。
甘油(丙三醇)在冷却剂多孔吸附床内喷淋均匀分布，缓慢流至吸附床底部，混合空气中冷却剂分压大于甘油浓溶液表明冷却剂分压而被吸附，达到一定浓度后由冷却剂吸附床底部出口流入储液盒。当甘油稀溶液流入冷却剂再生器时被加热升温至冷却剂蒸发温度，待达到一定浓度后从下出口流入换热冷却装置，经过换热降温后的甘油(丙三醇)再次进入冷却剂吸附床，完成冷却剂吸附剂循环。
上述冷却剂循环和冷却剂吸附剂循环合称为吸收式冷却循环。
有益效果：本发明与现有技术相比有以下几处优点：
1、利用冷却剂与冷却对象蒸发相变传热大幅提高了冷却效率，减少了机械损失和传热损失，且由于冷却剂具有受热蒸发的特性，冷量按需均匀分布，使得除湿液温度得到均匀分布。
2、本发明除湿循环子系统Ⅰ和冷却循环子系统Ⅱ均利用太阳能驱动进行再生，使用的能源品味较低，更环保和节能。
3、本发明系统将汽化潜热转移到了太阳能加热再生器，经过换热冷却装置的换热作用后，实际上是回收利用了其部分热量，而将输入的太阳能和汽化潜热转移至外部热水，将太阳能集热原理、吸收式冷却方式和溶液除湿系统相结合，有效地提高了能量利用效率。
4、本发明系统使除湿床结构得到较大简化，节约了除湿空间，避免了设备复杂带来的除湿比表面积小、维修困难等情况。
附图说明
图1是本发明一种吸收式内冷型溶液除湿系统示意图。
以上图1中有：除湿床1；蒸发槽2；冷却剂吸附床3；冷却剂再生器4；太阳能集热器5；换热冷却装置6；泵7；控制阀8；换热器9；混合器10；泵11；浓溶液箱12；光伏溶液再生器13；风机14；除湿风道15；负电极16；膜再生器17；正电极18；再生室19；淡化室20。
具体实施方式
结合附图1进一步对本发明的具体实施方式进行描述:本发明的一种吸收式内冷型溶液除湿系统包括除湿溶液的除湿/再生循环子系统Ⅰ，冷却剂蒸发冷却/再生循环子系统Ⅱ，甘油(丙三醇)吸附/再生循环子系统Ⅲ；具体的连接方式是浓溶液箱12的出口和冷却剂再生器4的左出口分别连接于混合器10的左、下进口，混合器10的出口经换热器9和控制阀8后连接于除湿床1顶部喷淋入口，除湿风道15前端为送风机14，其后是除湿床1、蒸发槽2以及冷却剂吸附床3，蒸发槽2的出口连接于光伏溶液再生器13的入口，光伏溶液再生器13的出口连接于浓溶液箱入口，冷却剂吸附床3的出口连接于冷却剂再生器4的入口，冷却剂再生器4下出口连接于换热冷却装置6，换热冷却装置6出口经泵7连接于冷却剂吸附床3。循环子系统Ⅰ包括除湿床1、蒸发槽2、光伏溶液再生器13、浓溶液箱12、泵11、混合器10、换热器9、控制阀8及相关连接管道。循环子系统Ⅱ包括除湿床1、蒸发槽2、冷却剂吸附床3、冷却剂再生器4、混合器10、换热器9、控制阀8及相关连接管道。循环子系统Ⅲ包括冷却剂吸附床3、冷却剂再生器4、换热冷却装置6、泵7及相关连接管道。
除湿溶液与冷却剂在混合器10中进行气液混合。混合后除湿液经过换热器9后进入除湿床1进行喷淋除湿，除湿过程中溶液升温，冷却剂蒸发带走热量后被冷却剂吸附床3内甘油(丙三醇)所吸附，吸附后甘油进入冷却剂再生器4被加热升温至冷却剂充分蒸发，冷却剂蒸发后进入混合器10进入下次冷却循环；除湿床中吸附后的稀除湿液进入光伏溶液再生器13，再生后进入浓溶液箱存储进入下次混合循环；甘油(丙三醇)吸附冷却剂后在冷却剂再生器中被加热再生，进入换热冷却装置6与外部水进行换热降温，外部冷却水则为常温水，连接家用热水储备箱，再生后的甘油则再次进入冷却剂吸附床3进入下次循环。

Claims (5)

1.一种吸收式内冷型溶液除湿系统，其特征在于：本发明除湿系统包括氯化锂除湿溶液的除湿/再生循环子系统Ⅰ，乙醇冷却剂蒸发冷却/再生循环子系统Ⅱ，甘油(丙三醇)吸附/再生循环子系统Ⅲ。
2.如权利1要求所述的一种吸收式内冷型溶液除湿系统，其特征在于：循环子系统Ⅰ包括除湿床(1)、蒸发槽(2)、光伏溶液再生器(13)、浓溶液箱(12)、泵(11)、混合器(10)、换热器(9)、控制阀(8)及相关连接管道，循环子系统Ⅱ包括除湿床(1)、蒸发槽(2)、冷却剂吸附床(3)、冷却剂再生器(4)、混合器(10)、换热器(9)、控制阀(8)及相关连接管道，循环子系统Ⅲ包括冷却剂吸附床(3)、冷却剂再生器(4)、换热冷却装置(6)、泵(7)及相关连接管道，其中除湿床(1)、蒸发槽(2)、混合器(10)、换热器(9)、控制阀(8)为子系统Ⅰ和子系统Ⅱ所共用，冷却剂吸附床(3)、冷却剂再生器(4)为子系统Ⅱ和子系统Ⅲ所共用。
3.如权利1要求所述的一种吸收式内冷型溶液除湿系统，其特征在于：除湿风道(15)入口处装有风机(14)，其后为除湿床(1)，除湿床(1)底部连接蒸发槽(2)，除湿风道(15)出口处装有冷却剂吸附床(3)。
4.如权利1要求所述的一种吸收式内冷型溶液除湿系统，其特征在于：混合器(10)出口连接换热器(9)，换热器(9)连接控制阀(8)后连接于除湿床(1)的纵向分级喷淋喷头，蒸发槽(2)出口连接换热器(9)后连接于光伏溶液再生器(13)入口。
5.如权利1要求所述的一种吸收式内冷型溶液除湿系统，其特征在于：冷却剂再生器(4)上出口连接于混合器(10)的下入口，浓溶液箱(12)连接于混合器(10)的左入口，冷却剂吸附床(2)出口连接于冷却剂再生器(4)上入口，冷却剂再生器(4)下出口连接于换热冷却装置(6)入口。
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